WO2019045599A1 - Shell-and-tube heat exchangers in processes for the dehydrogenation of с3-с5 hydrocarbons (variants) - Google Patents

Shell-and-tube heat exchangers in processes for the dehydrogenation of с3-с5 hydrocarbons (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2019045599A1
WO2019045599A1 PCT/RU2018/000562 RU2018000562W WO2019045599A1 WO 2019045599 A1 WO2019045599 A1 WO 2019045599A1 RU 2018000562 W RU2018000562 W RU 2018000562W WO 2019045599 A1 WO2019045599 A1 WO 2019045599A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
shell
tube
bundle
heat exchange
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000562
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Станислав Михайлович КОМАРОВ
Александра Станиславовна ХАРЧЕНКО
Алексей Александрович КРЕЙКЕР
Original Assignee
Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" filed Critical Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор"
Priority to CN201880038577.8A priority Critical patent/CN110770520A/en
Publication of WO2019045599A1 publication Critical patent/WO2019045599A1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333—Catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to a shell-and-tube counterflow heat exchanger for heating feedstock vapours in processes for the dehydrogenation of С3-С5 paraffin hydrocarbons using the heat of a contact gas exiting a dehydrogenation reactor, said heat exchanger comprising a vertical cylindrical shell (1), a heat exchange tube bundle (2) with an upper tube sheet (4) and a lower tube sheet (3), a connecting pipe (5) and a distributing chamber (6) for inputting contact gas into the upper portion of the tube side (2) of the heat exchanger (11), a collecting chamber (7) and a connecting pipe (8) for outputting cooled contact gas from the lower portion of the tube side, and also a connecting pipe (9) for inputting feedstock vapours into the shell side of the heat exchanger (11), which is divided into sections by transverse horizontal segment-type partitions (13), and a connecting pipe (10) for outputting heated feedstock vapours from the tube side of the heat exchanger. The heat exchanger is characterized in that the heat exchanger (11) comprises nozzles (12) for feeding a portion of the feedstock into the heat exchanger (11) in liquid form, said feedstock being fed into the shell side of the heat exchange tube bundle (2) and/or into the shell side of the heat exchange tube bundle (2) divided into sectors (17) that are delimited by the upper tube sheet (4) and the lower tube sheet (3) and by vertical channels (18) between the sectors (17). A variant of a shell-and-tube heat exchanger for cooling contact gas is also proposed. The technical result of the claimed invention is an increase in the productivity of plants for the dehydrogenation of С3-С5 hydrocarbons and a decrease in running costs.

Description

КОЖУХОТРУБНЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ В ПРОЦЕССАХ ДЕГИДРИРОВАНИЯ  SHELL-TUBE HEAT EXCHANGERS IN THE PROCESSES OF DEHYDROGENATION
УГЛЕВОДОРОДОВ С3-С5 (ВАРИАНТЫ).  HYDROCARBONS C3-C5 (OPTIONS).
Область техники Technical field
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к оборудованию для дегидрирования углеводородов С3-С5 в соответствующие олефиновые и диеновые углеводороды, используемые для получения основных мономеров синтетического каучука, а также при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и Др.  The invention relates to the field of petrochemistry, in particular to equipment for the dehydrogenation of hydrocarbons C3-C5 to the corresponding olefinic and diene hydrocarbons used to obtain the basic monomers of synthetic rubber, as well as in the production of polypropylene, methyl tertiary butyl ether and others.
Предшествующий уровень техники  Prior art
Известна установка для получения бутиленов дегидриров tанием н-бутана в кипящем слое мелкодисперсного алюмохромового катализатора, в которой для нагрева паров исходного сырья используют закалочный змеевик, расположенный в сепарационной зоне реактора, обогреваемый теплом контактного газа дегидрирования (И.Л. Кирпичников, В.В. Береснев, Л.М. Попов «Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука», Химия, Ленинград, 1986, стр. 8-12). Однако низкий коэффициент теплопередачи используемого закалочного змеевика определяет большую металлоемкость и сложность конструкции последнего, ограничивает его производительность. Кроме того, нагрев паров сырья в закалочном змеевике в известном способе требует дополнительного перегрева паров сырья перед подачей его в реактор в печи большой мощности при огневом обогреве сырьевых змеевиков печи путем сжигания большого количества газообразного и/или жидкого топлива. При этом большое количество дымовых газов, направляемых из печи в атмосферу, создает значительные экологические проблемы.  A known device for producing butylenes by dehydrating n-butane in a fluidized bed of a fine aluminum chromium catalyst, in which a quenching coil located in the separation zone of the reactor heated by the contact gas dehydrogenation is used to heat the vapors of the feedstock (I.L. Kirpichnikov, V.V. Beresnev, L.M. Popov “Album of technological schemes of the main production of the synthetic rubber industry”, Chemistry, Leningrad, 1986, p. 8-12). However, the low heat transfer coefficient of the quenching coil used determines the high intensity and complexity of the design of the latter, limiting its performance. In addition, heating the raw material vapors in the quenching coil in a known method requires additional overheating of the raw material vapors before feeding it into the reactor in a high-capacity furnace when firing the raw coils of the furnace by burning large amounts of gaseous and / or liquid fuels. At the same time, a large amount of flue gases sent from the furnace to the atmosphere creates significant environmental problems.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является кожухотрубный противоточный теплообменник для нагрева паров сырья теплом контактного газа, выходящего из реактора дегидрирования пропана (патент RU 2523537, МПК B01J8/18; С07С5/333, опубл. 20.07.2014), содержащий вертикальный цилиндрический кожух, пучок теплообменных труб с верхней и нижней трубными решетками, патрубок и раздающую камеру для ввода контактного газа в верхнюю часть трубного пространства теплообменника, собирающую камеру и патрубок для вывода охлажденного контактного газа из нижней части трубного пространства, а также патрубки для ввода паров сырья в межтрубное пространство теплообменника и вывода из него нагретых паров сырья. Известный кожухотрубный теплообменник может иметь в межтрубном пространстве поперечные горизонтальные перегородки сегментного типа разделяющие межтрубное пространство по высоте на секции для организации многократно-поперечного движения паров сырья относительно теплообменных труб (А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган, «Процессы и аппараты химической технологии», Москва, Химия, 1968, стр. 434-428). Однако внешняя поверхность труб в верхней высокотемпературной части межтрубного пространства известного теплообменника в ходе его эксплуатации при температуре контактного газа дегидрирования 540-700°С подвергается отложениям термополимера с последующим образованием пиролитического кокса. Особенно это касается теплообменников большого размера на установках большой мощности, в связи с наличием застойных зон в межтрубном пространстве таких теплообменников, особенно на выходе нагретых паров сырья из межтрубного пространства. Все это приводит к постепенному снижению эффективности теплопередачи в теплообменнике за счет блокирования части его теплопередающей поверхности в верхней высокотемпературной зоне. Одновременно растет гидравлическое сопротивление газовому потоку и, соответственно, возрастает давление в межтрубном пространстве вплоть до предельно-допустимого для кожуха (корпуса) теплообменника с точки зрения его механической прочности за счет перекрытия проточной части межтрубного пространства теплообменника образующимся коксом. С ростом температуры, давления и времени пребывания паров сырья скорость образования термополимера возрастает. Указанная ситуация приводит к ухудшению условий работы основных узлов установки дегидрирования, связанным с недогревом паров сырья подаваемого в реактор, в частности к нарушениям теплового режима печи для перегрева паров сырья, реактора, а также к нарушениям теплового режима скруббера охлаждения и водной отмывки контактного газа, связанным с увеличением температуры контактного газа на выходе из теплообменника и, соответственно, на входе в скруббер и далее к увеличению температуры и давления на входе в продуктовый турбокомпрессор и, соответственно, к увеличению давления в реакторе дегидрирования. Указанные недостатки приводят к ухудшению технико- экономических показателей процессов дегидрирования (к уменьшению нагрузки реактора по сырью, уменьшению выходов целевых продуктов и, соответственно, к уменьшению выработки целевых продуктов), а также к преждевременным остановам производства для чистки теплообменника с сопутствующими издержками. The closest in technical essence to the present invention is a shell-and-tube countercurrent heat exchanger for heating the raw material vapors with the heat of contact gas leaving the propane dehydrogenation reactor (patent RU 2523537, IPC B01J8 / 18; С07С5 / 333, published on 07.20.2014) containing a vertical cylindrical casing, heat exchanger tube bundle with upper and lower tube grids, a nozzle and a dispensing chamber for introducing contact gas into the upper part of the tube space of the heat exchanger, collecting chamber and nozzle for withdrawing the cooled contact gas from the lower part of the tube space, as well as nozzles for introducing raw material vapors into the annular space of the heat exchanger and removing heated vapor from it . A well-known shell-and-tube heat exchanger may have transverse horizontal segmental partition walls in the annular space that divide the annular space in height into sections for organizing multiple-transverse movement of raw material vapors relative to heat exchange tubes (A.N. Planovsky, V.M. Ramm, S.Z. Kagan, "Processes and apparatuses of chemical technology", Moscow, Chemistry, 1968, p. 434-428). However, the outer surface of the pipes in the upper high-temperature part of the annular space of a known heat exchanger during its operation at a temperature of dehydrogenation contact gas of 540-700 ° C is subjected to deposits of a thermopolymer with the subsequent formation of pyrolytic coke. This is especially true of large-size heat exchangers for large-capacity installations, due to the presence of stagnant zones in the annular space of such heat exchangers, especially at the exit of heated raw material vapors from the annular space. All this leads to a gradual decrease in the efficiency of heat transfer in the heat exchanger due to the blocking of part of its heat transfer surface in the upper high-temperature zone. At the same time, the hydraulic resistance to gas flow increases and, accordingly, the pressure in the annular space increases up to the maximum allowable for the casing (housing) of the heat exchanger from the point of view of its mechanical strength due to overlapping of the flow section of the annular heat exchanger with coke. With increasing temperature, pressure and residence time of the raw material vapor, the rate of formation of the thermopolymer increases. This situation leads to deterioration of the operating conditions of the main units of the dehydrogenation unit associated with underheating of the raw material vapor fed to the reactor, in particular to thermal disturbances in the furnace for superheating the raw material vapor, the reactor, as well as to thermal disturbances of the cooling scrubber and contact gas washing with an increase in the temperature of the contact gas at the exit from the heat exchanger and, respectively, at the entrance to the scrubber and further to an increase in temperature and pressure at the entrance to the grocery turbocharger and, accordingly, to an increase in pressure in the dehydrogenation reactor. These drawbacks lead to a deterioration of the technical and economic indicators of dehydrogenation processes (to reduce the reactor load on raw materials, to reduce the yields of target products and, accordingly, to reduce the production of target products), as well as to premature production shutdowns for cleaning the heat exchanger with associated costs.
Весьма близким по технической сущности к предлагаемому является также кожухотрубный противоточный теплообменник для охлаждения контактного газа дегидрирования углеводородов С4 между ступенями турбокомпрессора узла конденсации контактного газа под высоким давлением при противотоке с охлаждающей промышленной водой (патент SU 1230154, МПК С07С11/12, опубл. 20.10.1999), содержащий вертикальный цилиндрический кожух (корпус), пучок теплообменных труб с верхней и нижней трубными решетками, патрубок и раздающую камеру для ввода охлаждающей воды в нижнюю часть трубного пространства теплообменника, собирающую камеру и патрубок для вывода нагретой воды из верхней части трубного пространства, а также патрубки для ввода контактного газа в межтрубное пространство теплообменника, разделенное на секции поперечными перегородками сегментного типа, и вывода из него охлажденного контактного газа, при этом трубопровод перед патрубком ввода контактного газа в теплообменник содержит штуцер для подачи в межтрубное пространство парового конденсата и/или водяного пара. Паровой конденсат при этом' получают путем конденсации водяного пара. Однако использование этого технического решения не предотвращает в достаточной мере забивку турбокомпрессоров и межступенчатых теплообменников полимерами при высоком давлении. Через 1500 часов после начала эксплуатации турбокомпрессор перестает принимать нагрузку, при этом возрастает давление на всасе в компрессор и, соответственно, в реакторе дегидрирования, что приводит к снижению средних за пробег выходов бутадиена (на 1-2%) и к останову компрессора. При вскрытии наблюдают значительную забивку полимером рабочих колес и направляющих аппаратов проточной части компрессора, а также межтрубного пространства межступенчатых теплообменников. Кроме того, привлечение в процесс дополнительных дорогостоящих материальных потоков в виде парового конденсата и/или водяного пара приводит также к увеличению количества сточных вод процесса и соответственно к увеличению стоимости их переработки. Very close to the technical nature of the present invention is also a shell-and-tube countercurrent heat exchanger for cooling the contact gas of the dehydrogenation of hydrocarbons C 4 between the stages of the turbo-compressor of the high-pressure condensation unit of the contact gas under countercurrent with industrial cooling water (SU 1230154, IPC C07C11 / 12, publ. 20.10. 1999), containing a vertical cylindrical housing (housing), a bundle of heat exchange tubes with upper and lower tube sheets, a nozzle and a dispensing chamber for introducing cooling water into the lower a portion of the tube space of the heat exchanger collecting the chamber and the nozzle for withdrawing heated water from the upper part of the tube space, as well as nozzles for introducing the contact gas into the annular space of the heat exchanger, divided into sections by transverse partition walls of the segment type, and withdrawing the cooled contact gas from it; Before the nozzle of the contact gas in the heat exchanger contains a nozzle for supplying the steam condensate and / or water vapor into the shell space. The steam condensate is obtained by condensation of water vapor. However, the use of this technical solution does not adequately prevent clogging of turbo compressors and interstage heat exchangers with polymers at high pressure. 1500 hours after the start of operation, the turbocharger ceases to take the load, thus increasing the pressure at the suction side of the compressor and, accordingly, in the dehydrogenation reactor, which leads to a decrease in the average mileage of butadiene (by 1-2%) and stop the compressor. At autopsy, a significant polymer clogging of the impellers and guide vanes of the compressor flow section, as well as the annular space of interstage heat exchangers, is observed. In addition, the involvement in the process of additional expensive material flows in the form of steam condensate and / or water vapor also leads to an increase in the amount of wastewater of the process and, accordingly, to an increase in the cost of their processing.
Раскрытие изобретения DISCLOSURE OF INVENTION
Задачей настоящего изобретения является увеличение производительности теплообменников и, соответственно, установок дегидрирования углеводородов Сз-С5 и снижение затрат в производстве. The present invention is to increase the performance of heat exchangers and, accordingly, installations for the dehydrogenation of hydrocarbons Cz-C 5 and reducing costs in production.
Для решения этой задачи предлагается кожухотрубный теплообменник для нагрева паров сырья в процессах дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 теплом контактного газа при противотоке с контактным газом, выходящим из реактора дегидрирования, содержащий вертикальный цилиндрический кожух 1, пучок теплообменных труб 2 с верхней 4 и нижней 3 трубными решетками, патрубок 5 и раздающую камеру 6 для ввода контактного газа в верхнюю часть трубного пространства 2 теплообменника 11, собирающую камеру 7 и патрубок 8 для вывода охлажденного контактного газа из нижней части трубного пространства, а также патрубки 9 для ввода паров сырья в межтрубное пространство теплообменника 11, разделенное на секции поперечными горизонтальными перегородками сегментного типа 13, и вывода 10 из него нагретых паров сырья, при этом теплообменник 11 содержит штуцера 12 для подачи в теплообменник 11 части подаваемого сырья в жидком виде в межтрубное пространство пучка теплообменных труб 2 и/или в межтрубное пространство пучка теплообменных труб 2, разделенных на сектора 17, которые ограничены верхними 4 и нижними 3 трубными решетками и вертикальными каналами 18 между секторами 17. To solve this problem, a shell-and-tube heat exchanger is proposed for heating the raw material vapors in the dehydrogenation of C 3 -C 5 paraffin hydrocarbons with contact gas heat with counter-current with contact gas leaving the dehydrogenation reactor, containing a vertical cylindrical casing 1, a bundle of heat exchange tubes 2 from the upper 4 and lower 3 tube sheets, a nozzle 5 and a dispensing chamber 6 for introducing contact gas into the upper part of the tube space 2 of the heat exchanger 11, collecting chamber 7 and a nozzle 8 for outputting the cooled contact This gas from the lower part of the tube space, as well as nozzles 9 for introducing raw material vapors into the annular space of the heat exchanger 11, is divided into sections by transverse horizontal partitions of segment type 13, and removing 10 heated raw material vapors from it, while the heat exchanger 11 contains fittings 12 for supplying in the heat exchanger 11 parts of the feedstock in liquid form in the annular space of the bundle of heat exchange tubes 2 and / or in the annulus of the bundle of heat exchange tubes 2, divided into sectors 17, which are limited to the upper 4 and 3 two tube sheets 18 and vertical channels 17 between the sectors.
При этом ширина каналов 18 между секторами 17 может составлять 0,25-2,0 диаметра теплообменных труб.  The width of the channels 18 between sectors 17 may be 0.25-2.0 diameter of heat exchange tubes.
При этом штуцера 12 для подачи в межтрубное пространство части сырья в жидком виде могут быть расположены в верхней части кожуха 1 на расстоянии от верхней трубной решетки 4 теплообменника 11, составляющем 15-50% от высоты кожуха 1.  When this fitting 12 for filing in the annular part of the raw material in liquid form can be located in the upper part of the casing 1 at a distance from the upper tube sheet 4 of the heat exchanger 11, amounting to 15-50% of the height of the casing 1.
При этом пучок теплообменных труб 2 в каждой секции может иметь 1-3 дополнительные поперечные горизонтальные перегородки 14, дистанцирующие расположение теплообменных труб, при этом 1-4 дистанцирующие поперечные перегородки 14, расположенные в верхней части пучка теплообменных труб 2 под верхней трубной решеткой 4, могут иметь закрылки 15, примыкающие к кромке дополнительных дистанцирующих поперечных перегородок 14 на выходе паров сырья из пучка теплообменных труб 2 и отогнутые вниз под углом 20-40° по ходу паров сырья. In this case, the bundle of heat exchange tubes 2 in each section may have 1-3 additional transverse horizontal partitions 14, which distribute the arrangement of the heat exchange tubes, while 1–4 spaced transverse baffles 14, located in the upper part of the bundle of heat exchange tubes 2 under the upper tubular grill 4, may have flaps 15 adjacent to the edge of additional spacer transverse baffles 14 at the exit of the raw material vapor from the bundle of heat exchange tubes 2 and bent down at an angle of 20-40 ° along raw material vapor.
Штуцера 12 для подачи в межтрубное пространство части сырья в жидком виде могут быть расположены напротив каналов 18 между секторами 17 по ходу паров сырья.  The fitting 12 for supplying the part of the raw material in liquid form into the annular space can be located opposite the channels 18 between sectors 17 along the raw material vapor.
При этом каналы 18 между секторами 17 могут иметь свободный вход паров сырья и закрытый стенкой кожуха 1 выход.  In this case, the channels 18 between the sectors 17 may have free entry of the vapors of the raw material and 1 outlet closed by the casing wall.
При этом пучок теплообменных труб 2 может иметь в горизонтальном сечении форму круга, прямоугольника, трапеции.  In this case, the bundle of heat exchange tubes 2 can have a circle, a rectangle, a trapezoid shape in horizontal section.
При этом сектора 17 в пучке теплообменных труб 2 могут иметь в горизонтальном сечении форму треугольника, квадрата, прямоугольника, трапеции.  In this sector 17 in the bundle of heat exchange tubes 2 may have in the horizontal section the shape of a triangle, square, rectangle, trapezoid.
При этом пучок теплообменных труб 2 может иметь коридорное (разметка по квадрату) расположение труб.  In this case, the bundle of heat exchange tubes 2 may have a corridor (marking on the square) arrangement of the tubes.
Кожухотрубный теплообменник может иметь съемные трубные решетки.  Shell-and-tube heat exchanger may have removable tube sheets.
При этом штуцера 12 для подачи жидкого сырья могут быть оборудованы форсунками для впрыска и мелкодисперсного распыления сырья.  When this fitting 12 for the supply of liquid raw materials can be equipped with nozzles for injection and fine atomization of raw materials.
Для решения указанной выше задачи предлагается также кожухотрубный теплообменник для охлаждения контактного газа дегидрирования углеводородов С4 между ступенями турбокомпрессоров узла конденсации контактного газа под давлением при противотоке с охлаждающей промышленной водой, содержащий вертикальный цилиндрический кожух, пучок теплообменных труб с верхней 23 и нижней 24 трубными решетками, патрубок 27 и раздающую камеру для ввода охлаждающей воды в нижнюю часть трубного пространства теплообменника, собирающую камеру и патрубок 28 для вывода нагретой воды из верхней части трубного пространства, а также патрубки 21 для ввода контактного газа в межтрубное пространство теплообменника, разделенное на секции поперечными горизонтальными перегородками сегментного типа, и вывода 26 из него охлажденного контактного газа, при этом теплообменник содержит штуцера 19 для подачи водяного конденсата процесса дегидрирования, расположенные на трубопроводе 20, подводящем контактный газ к теплообменнику и/или в верхней части кожуха теплообменника, в межтрубное пространство пучка теплообменных труб и/или в межтрубное пространство пучка теплообменных труб, разделенных на сектора 22, которые ограничены верхними 23 и нижними 24 трубными решетками и вертикальными каналами 25 между секторами 22. To solve the above problem, a shell-and-tube heat exchanger is also proposed for cooling the contact gas of C 4 hydrocarbons dehydrogenation between the stages of turbo compressors of a condensation unit of contact gas under pressure with countercurrent with industrial cooling water, containing a vertical cylindrical housing, a bundle of heat exchange tubes with upper 23 and lower 24 tube grids, nozzle 27 and a dispensing chamber for introducing cooling water into the lower part of the tube space of the heat exchanger, collecting chamber and nozzle 28 for outputting heated water from the upper part of the pipe space, as well as nozzles 21 for introducing contact gas into the annular space of the heat exchanger, divided into sections by transverse horizontal partitions of the segment type, and outputting 26 cooled contact gas from it, while the heat exchanger contains nozzles 19 for supplying water condensate the dehydrogenation process, located on the pipeline 20, supplying contact gas to the heat exchanger and / or in the upper part of the heat exchanger casing, into the annular space of the bundle of heat exchanging tubes and / or into the annulus of the bundle of heat exchanging tubes divided into sectors 22, which are limited to the upper 23 and lower 24 tube sheets and vertical channels 25 between sectors 22
При этом теплообменник может содержать штуцера 19 на уровне расположения патрубка 21 ввода контактного газа в теплообменник.  In this case, the heat exchanger may contain nozzles 19 at the level of the location of the nozzle 21 of the input gas contact in the heat exchanger.
При этом ширина каналов 25 между секторами 22 может составлять 0,25-2,0 диаметра теплообменных труб.  The width of the channels 25 between sectors 22 may be 0.25-2.0 diameter of heat exchange tubes.
При этом штуцера 19 могут быть расположены напротив каналов 25 между секторами 22 по ходу контактного газа.  When this fitting 19 can be located opposite the channels 25 between the sectors 22 along the contact gas.
При этом каналы 25 между секторами 22 могут иметь свободный вход контактного газа и закрытый стенкой кожуха выход.  In this case, the channels 25 between the sectors 22 may have a free entrance of contact gas and an outlet closed by the casing wall.
При этом пучок теплообменных труб может иметь в горизонтальном сечении форму круга, квадрата, прямоугольника, трапеции.  In this case, the bundle of heat exchange tubes can have a circle, square, rectangle, or trapezoid shape in horizontal section.
При этом сектора 22 в пучке теплообменных труб могут иметь в горизонтальном сечении форму треугольника, квадрата, прямоугольника, трапеции.  In this case, sectors 22 in the bundle of heat exchange tubes can have a triangle, square, rectangle, or trapezoid shape in horizontal section.
При этом пучок теплообменных труб может иметь коридорное (разметка по квадрату) расположение труб.  In this case, the bundle of heat exchange tubes may have a corridor (marking on the square) arrangement of the tubes.
При этом кожухотрубный теплообменник может иметь съемные трубные решетки.  At the same time the shell-and-tube heat exchanger can have removable tube sheets.
При этом штуцера 19 оборудованы форсунками для впрыска и мелкодисперсного распыления водяного конденсата процесса дегидрирования.  In this connection 19 are equipped with nozzles for injection and fine spraying of water condensate dehydrogenation process.
При этом пучок теплообменных труб в горизонтальном сечении может иметь круглую форму, а количество секторов 22 в пучке теплообменных труб может быть выбра щей зависимости: In this case, the bundle of heat exchange tubes in horizontal section can have a round shape, and the number of sectors 22 in the bundle of heat exchange tubes can be chosen depending on:
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
Где Н - количество секторов в пучке;  Where H is the number of sectors in the bundle;
К - коэффициент округления, изменяющийся от 1,0 до 1,5;  K - coefficient of rounding, varying from 1.0 to 1.5;
h - шаг пучка;  h is the beam pitch;
П - периметр внешнего ряда трубок в пучке. В предлагаемом теплообменнике 11 для нагрева паров сырья при противотоке с контактным газом, выходящим из реактора дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5, установка штуцеров 12 для подачи в межтрубное пространство части подаваемого в теплообменник сырья в жидком виде, в том числе расположение штуцеров 12 в верхней части кожуха 1 на расстоянии от верхней трубной решетки 4, составляющем 15-50% от высоты кожуха 1, позволяет снизить температуру в верхней высокотемпературной части теплообменника 11, за счет испарения в ней подаваемого жидкого сырья, уменьшить таким образом количество образующегося термополимера и исключить его отложение на теплопередающих поверхностях за счет смывания отложений потоком распыленного жидкого сырья испаряющегося в высокотемпературной части теплообменника 11, подверженной образованию термополимера. P - the perimeter of the outer row of tubes in the beam. In the proposed heat exchanger 11 for heating the raw material vapors with a countercurrent with contact gas leaving the C 3 -C 5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation reactor, installing fittings 12 for feeding into the shell space of the portion of the raw material supplied to the heat exchanger in liquid form, including the location of fittings 12 the upper part of the casing 1 at a distance from the upper tube sheet 4, constituting 15-50% of the height of the casing 1, allows to reduce the temperature in the upper high-temperature part of the heat exchanger 11, due to the evaporation of the supplied liquid of raw materials, thus reducing the amount of the formed terpolymer and eliminate its deposition on heat transfer surfaces due to flushing deposits atomized liquid stream vaporizing the raw material in the high-temperature portion of the heat exchanger 11 exposed to the formation of terpolymer.
Разделение пучка теплообменных труб 2 на сектора 17, которые ограничены верхними 4 и нижними 3 трубными решетками и каналами 18 между секторами 17, ширина которых составляет 0,25-2,0 диаметра теплообменных труб, позволяет (особенно в теплообменниках большой производительности с числом теплопередающих труб, достигающих нескольких тысяч) увеличить проникновение потока перегреваемых паров сырья внутрь пучка теплообменных труб 2. Каналы 18 работают как коллектора, раздающие поток паров сырья в прилегающие к каналам 18 секторы 17 пучка теплообменных труб 2, обеспечивая исключение застойных явлений и работу всех теплообменных труб 2 теплообменника 11. При этом исключается забивка проточной части теплообменника 11 термополимером, значительно увеличивается наблюдаемый коэффициент теплопередачи, а также предотвращается увеличение давления в межтрубном пространстве теплообменника при снижении гидравлического сопротивления межтрубного пространства.  The separation of the bundle of heat exchange tubes 2 into sectors 17, which are limited by the upper 4 and lower 3 tube sheets and channels 18 between sectors 17, the width of which is 0.25-2.0 of the diameter of the heat exchange tubes, allows (especially in heat exchangers of high productivity with a number of heat transfer tubes) reaching several thousand) increase the penetration of the flow of superheated vapors of the raw material into the bundle of heat exchange tubes 2. Channels 18 operate as collectors, distributing the flow of raw material vapors to sectors 17 of the bundle of heat exchangers adjacent to the channels 18 2, ensuring the elimination of stagnation and the operation of all heat exchanging pipes 2 of heat exchanger 11. This prevents the thermopolymer from running through the heat exchanger 11, significantly increases the observed heat transfer coefficient, and also increases the pressure in the annular heat exchanger while reducing the hydraulic resistance of the annular space.
Расположение в каждой секции пучка теплообменных труб 2 от одной до трех дополнительных поперечных перегородок 14, дистанцирующих расположение теплообменных труб, а также оборудование при этом от одной до четырех дистанцирующих перегородок 14, расположенных в верхней части пучка теплообменных труб 2 под верхней трубной решеткой 4 закрылками 15, примыкающими к кромке дистанцирующих перегородок 14 на выходе паров сырья из пучка теплообменных труб 2 и отогнутых вниз под углом 20-40° по ходу паров сырья, обеспечивает, особенно для теплообменников большой производительности, предотвращение застойных явлений в межтрубном пространстве теплообменника при организации многократно-перекрестного движения паров сырья относительно теплопередающих труб. Расположение штуцеров 12 для подачи в межтрубное пространство части сырья в жидком виде напротив каналов 18 между секторами 17 по ходу паров сырья, а также свободный вход в каналы 18 части сырья в жидком виде и закрытый стенкой кожуха 1 выход, при ширине каналов 0,25-2,0 диаметра труб, обеспечивает условия, необходимые для достижения подаваемого сырья в жидком виде к трубам в центральной части пучка теплообменных труб 2. Закрытый стенкой кожуха 1 выход паров сырья из канала 18, обеспечивает гидравлический подпор потоку паров сырья в канале и способствует раздаче паров сырья в прилегающие к каналам 18 сектора 17 теплообменных труб 2. Это также способствует предотвращению застойных явлений в межтрубном пространстве теплообменника 11 для нагрева паров сырья и увеличению коэффициента теплопередачи в теплообменнике. Location in each section of the bundle of heat exchanger tubes 2 from one to three additional transverse partitions 14, spaced apart the location of the heat exchange tubes, and also equipped with one to four spacer partitions 14 located in the upper part of the bundle of heat exchange tubes 2 under the top tube sheet 4 with flaps 15 adjacent to the edge of the spacers 14 at the exit of the raw material vapor from the bundle of heat exchange tubes 2 and bent down at an angle of 20-40 ° along the raw material vapor, provides, especially for heat exchangers of high performance, preventing stagnation in the annular space of the heat exchanger when organizing multiple-cross-movement of raw material vapors relative to heat transfer pipes. The location of the fittings 12 for supplying the part of the raw material in liquid form into the annular space opposite the channels 18 between sectors 17 along the raw material vapors, as well as free entry into the channels 18 of the raw material part in liquid form and closed by the casing wall 1 output, with channel width 0.25- 2.0 of the pipe diameter provides the conditions necessary to achieve the supplied raw material in liquid form to the pipes in the central part of the bundle of heat exchanging pipes 2. Closed by the casing wall 1 output of the raw material vapors from the channel 18, provides hydraulic support to the flow of raw material vapors in the channel and The distribution of the raw material vapors to the adjacent channels 18 of the sector 17 of the heat exchange pipes 2 also helps to prevent stagnation in the annular space of the heat exchanger 11 for heating the raw material vapors and to increase the heat transfer coefficient in the heat exchanger.
В предлагаемом кожухотрубном теплообменнике для охлаждения контактного газа дегидрирования углеводородов С4 между ступенями турбокомпрессоров узла конденсации контактного газа под высоким давлением при противотоке с охлаждающей водой установка штуцеров 19 для подачи в межтрубное пространство водяного конденсата процесса, расположенных на трубопроводе 20, подводящем контактный газ к теплообменнику и/или в верхней части кожуха на уровне расположения патрубка 21 ввода контактного газа в теплообменник и/или пучка теплообменных труб 2, разделенного на сектора 22, которые ограничены верхними 23 и нижними 24 трубными решетками и каналами 25 между секторами 22, ширина которых составляет 0,25-2,0 диаметра теплообменных труб, а также выбор для пучков теплообменных труб с круглым сечением количества секторов 22 в пучке теплообменных труб по указанной выше математической зависимости приводит к существенному уменьшению забивки турбокомпрессора и межступенчатых кожухотрубчатых теплообменников отложениями термополимера за счет снижения температуры потока контактного газа, ингибирования термополимеризации и смывания отложений термополимера в проточном тракте потоком распыленного водяного конденсата процесса дегидрирования. Штуцера 19 для подачи в межтрубное пространство предлагаемых теплообменников жидкого сырья и водяного конденсата процесса дегидрирования могут быть оборудованы форсунками для впрыска и мелкодисперсного распыления указанных потоков. In the proposed shell-and-tube heat exchanger for cooling the contact gas of the dehydrogenation of hydrocarbons C 4 between the stages of the high pressure condensation unit of the contact gas under countercurrent with cooling water, the installation of fittings 19 for supplying the process water condensate to the annular space located on the pipeline 20 supplying the contact gas to the heat exchanger and / or in the upper part of the casing at the level of the location of the nozzle 21 of the input of the contact gas into the heat exchanger and / or bundle of heat exchange tubes 2, pa divided into sectors 22, which are limited by the upper 23 and lower 24 tube sheets and channels 25 between sectors 22, the width of which is 0.25-2.0 of the diameter of the heat exchange tubes, and the choice for bundles of heat exchange tubes with a circular cross section of the number of sectors 22 in the bundle heat exchanging pipes according to the above mathematical dependence leads to a significant decrease in the driving capacity of the turbocharger and interstage shell-and-tube heat exchangers by deposits of a thermopolymer by reducing the temperature of the contact gas flow, Ia and thermopolymerization terpolymer flushing deposits in a flow path of the flow of nebulized water condensate dehydrogenation process. The fitting 19 for feeding the annular space of the proposed heat exchangers for liquid raw materials and water condensate of the dehydrogenation process can be equipped with nozzles for injection and fine spraying of these streams.
Пучки теплообменных труб 2 в предлагаемых теплообменниках 11 могут иметь в горизонтальном сечении форму круга, прямоугольника, трапеции и др.  The bundles of heat exchange tubes 2 in the proposed heat exchangers 11 may have in the horizontal section the shape of a circle, rectangle, trapezoid, etc.
Сектора 22 могут иметь в горизонтальном сечении форму треугольника, квадрата, трапеции, многоугольника и др.  Sectors 22 may have a horizontal cross-sectional shape of a triangle, square, trapezoid, polygon, etc.
Для облегчения чистки наружной поверхности труб теплообменников от отложений термополимера при ремонтно-восстановительных работах пучок теплообменных труб 2 может иметь коридорное (разметка по квадрату) расположение, а также съемные трубные решетки.  To facilitate cleaning of the outer surface of the heat exchanger tubes from thermopolymer deposits during repair and restoration work, the bundle of heat exchange tubes 2 may have a corridor (square layout) arrangement, as well as removable tube grids.
Кожух 1 теплообменника 11 может быть снабжен вспомогательными штуцерами для контроля процесса путем измерений температуры и давления по высоте и сечению кожуха 1.  The casing 1 of the heat exchanger 11 can be equipped with auxiliary fittings to control the process by measuring the temperature and pressure along the height and cross section of the casing 1.
Краткое описание фигур чертежей Brief Description of the Drawings
На фиг.1 изображена схема предлагаемого теплообменника 11 для перегрева паров сырья при противотоке с контактным газом, выходящим из реактора дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5. Теплообменник 11 имеет кожух (корпус) 1, пучок теплообменных труб (трубное пространство) 2, нижнюю 3 и верхнюю 4 трубные решетки, патрубок 5 и раздающую камеру 6 для ввода контактного газа в теплообменные трубы 2 теплообменника 11, собирающую камеру 7 и патрубок 8 для вывода охлажденного контактного газа из теплообменника 11, патрубок 9 для ввода и патрубок 10 для вывода перегретых паров сырья из межтрубного пространства теплообменника 11, штуцера 12 для ввода в межтрубное пространство теплообменника 11 части сырья в жидком виде, сегментные поперечные перегородки 13, дополнительные дистанцирующие перегородки 14, закрылки 15, отогнутые вниз на 30°. Теплообменник 11 может иметь размещенную в нижней части корпуса 1 плавающую головку (собирающую камеру 7) с линзовым компенсатором температурных расширений 16. На фиг. 2, 3, 4 и 6 представлены поперечные сечения некоторых вариантов пучков теплообменных труб 2. На фиг2 представлен вариант со штуцерами 12 для подачи сырья в жидком виде без использования разделения пучка теплообменных труб 2 на сектора 17. Figure 1 shows the scheme of the proposed heat exchanger 11 for superheating the raw material vapor when countercurrent with contact gas leaving the C3-C5 paraffinic hydrocarbon dehydrogenation reactor. The heat exchanger 11 has a casing (housing) 1, a bundle of heat exchange tubes (tube space) 2, bottom 3 and top 4 tube sheets, a nozzle 5 and a dispensing chamber 6 for introducing contact gas into the heat exchange tubes 2 of the heat exchanger 11, collecting chamber 7 and a nozzle 8 for the output of the cooled contact gas from the heat exchanger 11, the nozzle 9 for input and the nozzle 10 for the withdrawal of superheated raw material vapor from the annular space of the heat exchanger 11, fitting 12 for introducing into the annular space of the heat exchanger 11 parts of the raw material in liquid form, segment transverse eregorodki 13, further distancing plate 14, the flaps 15 bent downwards at 30 °. The heat exchanger 11 may have a floating head (collecting chamber 7) located in the lower part of the housing 1 with a lens expansion joint of temperature expansions 16. FIG. 2, 3, 4 and 6 presents the cross-section of some variants of the bundles of heat exchange tubes 2. Figure 2 presents a variant with fittings 12 for supplying raw materials in a liquid form without using the separation of the bundle of heat exchange tubes 2 into sectors 17.
На фиг.З представлен вариант пучка теплообменных труб 2, разделенного на сектора 17 каналами 18 со штуцерами 12 (не показаны) для подачи части сырья в жидком виде.  FIG. 3 shows a variant of a bundle of heat exchange tubes 2, divided into sectors 17 by channels 18 with fittings 12 (not shown) for supplying part of the raw material in liquid form.
На фиг.4 представлен вариант пучка теплообменных труб 2, разделенного каналами 18 на сектора 17 со штуцерами 12, расположенными напротив открытого входа паров сырья в каналы 18 и закрытый стенкой кожуха 1 выход паров сырья из канала 18.  Figure 4 presents a variant of the bundle of heat exchange tubes 2, divided by channels 18 into sectors 17 with fittings 12 located opposite the open entrance of raw material vapors to the channels 18 and closed by the casing wall 1 the output of the raw material vapors from channel 18.
Схема предлагаемого кожухотрубного теплообменника для охлаждения контактного газа дегидрирования углеводородов С4 между ступенями турбокомпрессоров узла конденсации контактного газа под высоким давлением при противотоке с охлаждающей промышленной водой представлена на фиг.5 и 6. Штуцера 19 для подачи в межтрубное пространство теплообменника водяного конденсата процесса, расположены на трубопроводе 20, подводящем контактный газ к теплообменнику и в верхней части кожуха на уровне расположения патрубка 21 ввода контактного газа в теплообменник и/или пучка теплообменных труб, разделенного на сектора 22, которые ограничены верхними 23 и нижними 24 трубными решетками и каналами 25 между секторами 22. Теплообменник снабжен также патрубками 26 вывода охлажденного контактного газа, ввода 27 и вывода 28 охлаждающей воды. The scheme of the proposed shell-and-tube heat exchanger for cooling the contact gas of the dehydrogenation of hydrocarbons C 4 between the stages of the high pressure condensation unit of the contact gas under countercurrent with industrial cooling water is shown in FIGS. 5 and 6. The fitting 19 for supplying the process water condensate to the annular heat exchanger of the process water condensate is located on pipe 20, supplying contact gas to the heat exchanger and in the upper part of the casing at the level of the location of the nozzle 21 of the input contact gas in the heat bmennik and / or bundles of heat exchange tubes, divided into sectors 22, which are limited to the upper 23 and lower 24 tube grids and channels 25 between sectors 22. The heat exchanger is also equipped with nozzles 26 for cooling contact gas outlet, input 27 and cooling water outlet 28.
Лучший вариант осуществления изобретения The best embodiment of the invention
Работа предлагаемого теплообменника для нагрева паров сырья рассмотрена в примерах его использования на установке получения изобутилена дегидрированием изобутана в кипящем слое алюмохромового катализатора с последующим использованием полученного изобутилена в синтезе метилтретичнобутилового эфира (МТБЭ). Конструкция используемого теплообменника представлена на фиг.1-4.  The work of the proposed heat exchanger for heating the raw material vapors is considered in examples of its use at the isobutylene plant by dehydrating the isobutane in a fluidized bed of an aluminum chromium catalyst followed by the use of the isobutylene obtained in the synthesis of methyl tertiary butyl ether (MTBE). The design of the used heat exchanger is presented in figure 1-4.
Дегидрирование осуществляют в реакторе с кипящим слоем при объемной скорости подачи изобутана 165 час"1 на мелкодисперсном катализаторе содержащем Сг203 - 20%, К20 - 2%, Si02 - 2%, А1203 - 76%. Состав исходного сырья приведен в таблице 1. Поток сырья в количестве 28,123 т/час в жидком виде при давлении 885 кПа поступает на испарительную станцию, где последовательно испаряется и далее подогревается подаваемым водяным паром и при температуре 70°С направляется в парообразном виде на дальнейший нагрев в предлагаемый кожухотрубный теплообменник, установленный на трубопроводе контактного газа, выходящего из реактора. Диаметр кожуха теплообменника составляет 1,4 м при количестве труб - 1306 шт и при диаметре труб 25,4 мм. Длина труб теплообменника составляет 10,6 м. Пары сырья поступают в межтрубное пространство теплообменника 11 через патрубок 9. Часть сырья в жидком виде при температуре 19,3°С впрыскивается через форсунки в среднюю часть межтрубного пространства. Ниже представлены результаты пробегов установки при различных режимах и конструкции теплообменника. Время работы установки на каждом режиме составляло 4000 часов. Dehydrogenation is carried out in a fluidized bed reactor at a volume flow rate of isobutane 165 hr "1 on a fine catalyst containing Cr 2 0 3 - 20%, K 2 0 - 2%, Si0 2 - 2%, A1 2 0 3 - 76%. Composition feedstock is given in table 1. The flow of raw materials in the amount of 28,123 tons / hour in liquid form at a pressure of 885 kPa enters the evaporation station, where it is subsequently evaporated and then is heated by the supplied water vapor and at a temperature of 70 ° C is sent in vapor form for further heating to the proposed shell-and-tube heat exchanger installed on the contact gas pipeline leaving the reactor. The diameter of the heat exchanger casing is 1.4 m with the number of pipes - 1306 pieces and with a pipe diameter of 25.4 mm. The length of the heat exchanger tubes is 10.6 m. The raw material vapor enters the annular space of the heat exchanger 11 through pipe 9. Part of the raw material in liquid form at a temperature of 19.3 ° C is injected through the nozzles into the middle part of the annular space. Below are the results of the installation runs in various modes and design of the heat exchanger. The installation time in each mode was 4000 hours.
В примере 1 использовался теплообменник 11 с пучком теплообменных труб 2 представленным на фиг.2 (прототип). При отсутствии подачи части сырья в жидком виде (условия работы прототипа) к концу пробега установки наблюдалось увеличение давления в кожухе 1 теплообменника 11 (на входе паров сырья в теплообменник) с 423 кПа в начале пробега до 567 кПа в конце пробега (близко к предельно допустимому разрешенному по условиям соблюдения прочности теплообменника), что потребовало снизить нагрузку реактора по сырью до 25,7 т/час. Одновременно, в связи с увеличением температуры контактного газа на входе в компрессор, увеличилось давление на входе в компрессор и соответственно в верхней части реактора с 137 до 165 кПа. Все это привело к снижению показателей дегидрирования (снижение производительности установки и выхода изобутилена на разложенный изобутан с 88,2 до 85,1 мас.%). При вскрытии теплообменника после останова обнаружены значительные отложения полимера в верхней высокотемпературной части межтрубного пространства теплообменника.  In example 1, a heat exchanger 11 was used with a bundle of heat exchange tubes 2 shown in Fig. 2 (prototype). In the absence of supplying part of the raw material in liquid form (the operating conditions of the prototype) by the end of the installation run, an increase in pressure in the casing 1 of the heat exchanger 11 (at the input of the raw material vapor to the heat exchanger) was observed from 423 kPa at the beginning of the run to 567 kPa at the end of the run (close to the maximum permitted under the terms of compliance with the strength of the heat exchanger), which required to reduce the reactor load on raw materials to 25.7 tons / hour. At the same time, due to the increase in the contact gas temperature at the compressor inlet, the pressure at the compressor inlet increased and, accordingly, in the upper part of the reactor from 137 to 165 kPa. All this led to a decrease in the dehydrogenation rate (reduction in plant capacity and yield of isobutylene on decomposed isobutane from 88.2 to 85.1 wt.%). When the heat exchanger is opened after shutdown, significant polymer deposits are found in the upper high-temperature part of the annulus of the heat exchanger.
В примере 2 использовался теплообменник 11 с пучком теплообменных труб 2 представленным на фиг.2 с расположением штуцеров 12 для впрыска жидкого сырья на расстоянии от верхней трубной решетки 4 составляющем 50% от высоты кожуха 1. При подаче в межтрубное пространство теплообменника части жидкого сырья в количестве 45% от общей подачи исходного сырья на дегидрирование установившийся режим установки в течении всего времени пробега сохранялся стабильным (см. таблицу 2). В ходе пробега установки увеличения давления в кожухе теплообменника не наблюдали. Нагрузка реактора по сырью сохранялась неизменной. Выходы олефиновых углеводородов в ходе пробега не снижались и составили: выход изобутилена на пропущенный изобутан - 41,2 мас.%, а на разложенный 88,0 мас.%. Снижается расход водяного пара, направляемого в испаритель сырья и подогреватель получаемых паров сырья. Производительность установки дегидрирования сохранялась стабильной. При вскрытии теплообменников отложений термополимера в межтрубном пространстве не наблюдали. В верхней высокотемпературной зоне теплообменника температура паров сырья на выходе из теплообменника составляла соответственно 410°С. При увеличении в подаваемом сырье доли сырья в жидком виде до 45% и при соответствующем уменьшении доли сырья в парообразном виде экономия водяного пара на испарение и подогрев сырья в примере 2 по сравнению со средним за пробег показателем прототипа (6,29 т/час) составила 2,56 т/час. In example 2, a heat exchanger 11 was used with a bundle of heat exchanging tubes 2 shown in FIG. 2 with the location of fittings 12 for injecting liquid raw materials at a distance of 50% of the height of the casing 1 from the upper tube sheet 4 when part of the heat exchanger is fed into the annular heat exchanger 45% of the total feedstock feedstock for dehydrogenation, the steady state installation during the entire run time was kept stable (see Table 2). During the run of the installation, an increase in pressure in the heat exchanger housing was not observed. The load of the reactor on raw materials remained unchanged. The outputs of olefinic hydrocarbons during the run did not decrease and amounted to: the yield of isobutylene on the missed isobutane - 41.2 wt.%, And on the decomposed 88.0 wt.%. Reduced consumption of water vapor sent to the evaporator of raw materials and the heater of the resulting vapors of raw materials. The performance of the dehydrogenation unit remained stable. When opening heat exchangers, thermopolymer deposits in the annular space were not observed. In the upper high-temperature zone of the heat exchanger, the temperature of the raw material vapor at the exit of the heat exchanger was 410 ° C, respectively. With an increase in the feed of raw materials, the share of raw materials in liquid form up to 45% and with a corresponding decrease in the share of raw materials in vapor form, the saving of water vapor for evaporation and heating of raw materials in Example 2 compared to the average mileage indicator of the prototype (6.29 t / h) 2.56 t / h
В примере 3 использовался теплообменник 11 с пучком теплообменных труб 2 представленным на фиг.2. При подаче в межтрубное пространство теплообменника части жидкого сырья в количестве 15% от общей подачи исходного сырья на дегидрирование к концу пробега установки наблюдалось увеличение давления в кожухе теплообменника (на входе паров сырья в теплообменник) до 510 кПа в конце пробега. Одновременно, в связи с увеличением температуры контактного газа на входе в компрессор, увеличилось давление на входе в компрессор и соответственно в верхней части реактора до 152 кПа. Это привело к снижению выхода изобутилена на разложенный изобутан до 86,3 мас.%. При вскрытии теплообменника после останова обнаружены значительные отложения полимера в верхней высокотемпературной части межтрубного пространства теплообменника.  In example 3, a heat exchanger 11 was used with a bundle of heat exchange tubes 2 shown in FIG. 2. When part of the liquid raw material was supplied to the shell side of the heat exchanger in an amount of 15% of the total feed of the raw material for dehydrogenation by the end of the unit’s run, an increase in the pressure in the heat exchanger casing (at the input of the raw material vapors to the heat exchanger) to 510 kPa was observed. At the same time, due to the increase in the contact gas temperature at the compressor inlet, the pressure at the compressor inlet increased and, accordingly, in the upper part of the reactor to 152 kPa. This led to a decrease in the yield of isobutylene on decomposed isobutane to 86.3 wt.%. When the heat exchanger is opened after shutdown, significant polymer deposits are found in the upper high-temperature part of the annulus of the heat exchanger.
В примере 4 использовался теплообменник 11 с пучком теплообменных труб 2 изображенном на фиг.З с шириной каналов 18 равной 2,0 диаметра теплообменных труб. Кожух 1 теплообменника 11 содержит штуцера 12 для ввода жидкого сырья в межтрубное пространство. Штуцера 12 для подачи в межтрубное пространство части сырья в жидком виде расположены напротив каналов 18 между секторами 17 по ходу паров сырья. При подаче в межтрубное пространство теплообменника части жидкого сырья в количестве 15% от общей подачи исходного сырья на дегидрирование забивки межтрубного пространства термополимером не наблюдалось. Показатели работы установки в течении пробега сохранялись стабильными: выход изобутилена на пропущенный изобутан - 40,9 мас,%, а на разложенный - 88,5 мас.%. Экономия водяного пара по сравнению с прототипом составила 0,68 т/час. In example 4, a heat exchanger 11 was used with a bundle of heat exchange tubes 2 depicted in FIG. 3 with a width of channels 18 equal to 2.0 of the diameter of the heat exchange tubes. The casing 1 of the heat exchanger 11 contains nozzles 12 for the input of liquid raw materials in the annular space. The fitting 12 for supplying the part of the raw material in liquid form into the annular space is located opposite the channels 18 between sectors 17 along the course of the raw material vapor. When supplying part of the liquid raw material to the shell side of the heat exchanger in the amount of 15% of the total feed of the raw material to the dehydrogenation of the blocking of the shell side with a thermopolymer was not observed. The performance of the installation during the run remained stable: the output of isobutylene to missed isobutane - 40.9 wt.%, and on decomposed - 88.5 wt.%. Savings of water vapor compared with the prototype amounted to 0.68 t / h.
В примере 5 использовался теплообменник 11 с пучком теплообменных труб 2 изображенном на фиг.4 с шириной каналов 18 равной 0,25 диаметра теплообменных труб. Подача жидкого сырья в теплообменник 11 не производилась. Забивки межтрубного пространства термополимером не наблюдалось. Показатели работы установки в течении пробега сохранялись стабильными: выход изобутилена на пропущенный изобутан - 41,1 мас.%, а на разложенный - 88,3 мас.%.  In example 5, a heat exchanger 11 was used with a bundle of heat exchange tubes 2 depicted in FIG. 4 with a width of channels 18 equal to 0.25 of the diameter of the heat exchange tubes. The flow of liquid raw materials in the heat exchanger 11 was not made. Blockage of the annulus with thermopolymer was not observed. The performance of the unit during the run remained stable: the yield of isobutylene on the missed isobutane - 41.1 wt.%, And on the decomposed - 88.3 wt.%.
При подаче части жидкого сырья в штуцера 12 в количестве 30% от общей подачи исходного сырья длительность пробега без забивки увеличилась до 8000 часов.  When part of the liquid raw material is supplied to choke 12 in the amount of 30% of the total supply of raw materials, the run time without clogging increased to 8,000 hours.
Работа предлагаемого теплообменника для охлаждения контактного газа дегидрирования углеводородов С4 между ступенями турбокомпрессоров узла конденсации контактного газа под давлением рассмотрена в примерах его использования на установке получения бутадиена путем окислительного дегидрирования н-бутенов. Конструкция используемого теплообменника представлена на фиг.5 и 6. The work of the proposed heat exchanger for cooling the contact gas of the dehydrogenation of C 4 hydrocarbons between the stages of the turbocompressors of the condensation unit of the contact gas under pressure is considered in examples of its use at the butadiene plant by oxidative dehydrogenation of n-butenes. The design of the used heat exchanger is presented in figure 5 and 6.
Процесс окислительного дегидрирования н-бутенов в бутадиен осуществляют в адиабатическом реакторе с неподвижным слоем железофосформагнийцинксодержащего катализатора в присутствии водяного пара и кислорода в виде смеси кислорода и воздуха. Условия дегидрирования: мольное разбавление С Щ : Ог : Н20 = 1 : 0,58 : 17; объемная скорость подачи н-бутенов 300 час"1. Температура на входе в слой катализатора 250°С, а на выходе из слоя 580°С. Давление под слоем катализатора в начале испытания 175 кПа. В реактор подают, т/час: н-бутенов 15,0, кислорода 4,97, азота 19,83, водяного пара 81,6. Контактный газ процесса в количестве 112,4 т/час при температуре 580°С направляют в котел- утилизатор, где его температуру снижают до 220°С и получают вторичный водяной пар, а затем направляют в закалочный двухкаскадный скруббер, где охлаждают прямым контактом с циркулирующей водой до 110°С. После закалки контактный газ направляют в узел компримирования контактного газа. Состав исходного сырья и составы после реактора дегидрирования и узла охлаждения и конденсации водяного пара. А также состав водяного конденсата процесса приведены в таблице 2. Компримирование контактного газа осуществляют в трехступенчатом пятиколесном турбокомпрессоре «Виола-ТП» фирмы ЧКД (Прага, Чехословакия). Турбокомпрессор имеет два межступенчатых поверхностных холодильника. Основные характеристики оборудования узла компримирования контактного газа: The process of oxidative dehydrogenation of n-butenes to butadiene is carried out in an adiabatic fixed bed reactor with an iron-phosphorus-magnesium-containing catalyst in the presence of water vapor and oxygen in the form of a mixture of oxygen and air. Conditions of dehydrogenation: molar dilution With Sh: Og: H 2 0 = 1: 0.58: 17; the feed rate of n-butenes is 300 hours "1. The temperature at the inlet to the catalyst bed is 250 ° C and the output from the bed is 580 ° C. The pressure under the catalyst bed at the beginning of the test is 175 kPa. The reactor is supplied, t / h: n- butenes 15.0, oxygen 4.97, nitrogen 19.83, water vapor 81.6. The contact gas of the process in the amount of 112.4 t / hour at a temperature of 580 ° C is sent to the waste-heat boiler, where its temperature is reduced to 220 ° C and get the secondary water vapor, and then sent to a quenching two-stage scrubber, where it is cooled by direct contact with circulating water to 110 ° C. After Alki pin compression gas is directed in the gas contact assembly. The composition of the feedstock and compositions after dehydrogenation reactor assembly and cooling and water vapor condensation. A composition as given in Table 2 the condensed water process. Contact gas is compressed in a three-stage, five-wheeled Viola-TP turbocharger manufactured by ČKD (Prague, Czechoslovakia). The turbocharger has two interstage surface coolers. The main characteristics of the equipment for the contact gas compression unit:
Производительность турбокомпрессора, м3/час— 15400 Productivity of a turbocompressor, m 3 / hour - 15400
Давление нагнетания, кПа - 1300  Discharge pressure, kPa - 1300
Число оборотов ротора, об/мин - 9900  Rotor speed, rpm - 9900
Число колес в роторе, шт - 5  Number of wheels in the rotor, pcs. - 5
Промежуточный холодильник первой ступени - вертикальный кожухотрубный теплообменник, предназначен для охлаждения контактного газа, поступающего на всас второй ступени сжатия:  The first stage intermediate cooler is a vertical shell-and-tube heat exchanger designed to cool the contact gas entering the inlet of the second compression stage:
Поверхность теплообмена, м2 - 200 Heat exchange surface, m 2 - 200
Диаметр кожуха (корпуса), мм - 1500  Diameter of casing (case), mm - 1500
Число труб ( 25x2x2000), мм - 1400  The number of pipes (25x2x2000), mm - 1400
Промежуточный холодильник второй ступени - вертикальный кожухотрубный теплообменник, предназначен для охлаждения контактного газа, поступающего на всас третьей ступени сжатия:  The second stage intermediate cooler is a vertical shell-and-tube heat exchanger designed to cool the contact gas entering the inlet of the third compression stage:
Поверхность теплообмена, м2 - 140 Heat exchange surface, m 2 - 140
Диаметр кожуха (корпуса), мм - 1300  Diameter of casing (body), mm - 1300
Число труб ( 25x2x2000), мм - 1200  The number of pipes (25x2x2000), mm - 1200
Отделитель жидкости после первой ступени сжатия, предназначен для отделения и вывода водяного конденсата процесса:  The liquid separator after the first compression stage is designed to separate and remove the process water condensate:
Объем, м3 - 1 ,675 Volume, m 3 - 1, 675
Диаметр кожуха (корпуса), мм - 1085  Diameter of casing (body), mm - 1085
Длина цилиндрической части корпуса, мм - 1500  The length of the cylindrical part of the body, mm - 1500
Отделитель жидкости после второй ступени сжатия, предназначен для отделения и вывода водяного конденсата процесса:  The liquid separator after the second stage of compression, is designed to separate and output the process water condensate:
Объем, м3 - 0,76 Volume, m 3 - 0.76
Диаметр кожуха (корпуса), мм - 800  The diameter of the casing (case), mm - 800
Длина цилиндрической части корпуса, мм - 1100.  The length of the cylindrical part of the body, mm - 1100.
Контактный газ направляют из всасывающего коллектора по трубопроводу диаметром 450 мм с температурой 24°С и при давлении 120 кПа на всас турбокомпрессора на первую ступень сжатия (первое рабочее колесо ротора) и с температурой 68°С и при давлении 150 кПа подают по трубопроводу диаметром 400 мм на охлаждение в межтрубное пространство межступенчатого холодильника первой ступени, где охлаждают до 36°С циркулирующей по трубному пространству противоточно контактному газу промышленной водой. Далее контактный газ направляют в сепаратор-отделитель для вывода сконденсированного водяного конденсата процесса и подают по трубопроводу диаметром 400 мм на всас второй ступени сжатия турбокомпрессора. Пройдя вторую ступень сжатия (второе и третье рабочие колеса ротора), контактный газ с температурой 82°С и при давлении 480 кПа по трубопроводу 200 мм направляют в межступенчатый холодильник второй ступени, где охлаждают до 32°С. Затем он проходит сепаратор-отделитель для вывода сконденсированного водяного конденсата процесса, после чего его подают по трубопроводу диаметром 200 мм на всас третьей ступени сжатия. Пройдя третью ступень с температурой 7 С и давлением 1120 кПа, газ поступает в коллектор нагнетания, откуда направляется на выделение бутадиена. Contact gas is directed from the intake manifold through a pipeline with a diameter of 450 mm with a temperature of 24 ° C and at a pressure of 120 kPa at the inlet a turbocharger at the first compression stage (the first rotor impeller) and with a temperature of 68 ° C and at a pressure of 150 kPa is fed through a 400 mm pipeline for cooling into the annular space of the first stage interstage cooler, where it is cooled to 36 ° C circulating through the tube space countercurrent to the contact gas industrial water. Next, the contact gas is sent to the separator-separator for the withdrawal of the condensed water condensate of the process and served through a pipeline with a diameter of 400 mm at the inlet of the second compression stage of the turbocharger. After passing through the second compression stage (second and third rotor impellers), contact gas with a temperature of 82 ° C and a pressure of 480 kPa through a pipeline of 200 mm is sent to a second-stage interstage cooler, where it is cooled to 32 ° C. Then he passes the separator-separator to remove the condensed water condensate of the process, after which it is fed through a pipeline with a diameter of 200 mm to the inlet of the third compression stage. After passing the third stage with a temperature of 7 C and a pressure of 1120 kPa, the gas enters the discharge manifold, from where it is sent to release butadiene.
Пример 6 (прототип). В поток контактного газа непосредственно после каждой ступени сжатия и, соответственно, перед каждым межступенчатым холодильником (см. фиг.5) на расстоянии 500 мм от указанных холодильников вводят паровой конденсат, полученный путем конденсации водяного пара. Конденсат подают при температуре 40°С и давлении 600 кПа в количестве 0,1 кг на 1 кг контактного газа. К концу испытания через 1200 часов от начала пробега турбокомпрессор перестает принимать нагрузку - ток электродвигателя уменьшается 190 А в начале испытания до 130 А к концу испытания. При этом резко возрастает давление на ступенях сжатия турбокомпрессора и соответственно под слоем катализатора в реакторе дегидрирования. При вскрытии компрессора наблюдают забивку полимером рабочих колес и направляющих аппаратов турбокомпрессора, а также межтрубного пространства межступенчатых теплообменников. Выход бутадиена на пропущенные н-бутены составил 49,9 мас.%. Выход бутадиена на разложенные н-бутены - 81,5 мае. %.  Example 6 (prototype). Directly after each compression stage and, accordingly, before each interstage cooler (see Fig. 5), steam condensate obtained by condensation of water vapor is introduced into the contact gas flow at a distance of 500 mm from these refrigerators. The condensate is fed at a temperature of 40 ° C and a pressure of 600 kPa in an amount of 0.1 kg per 1 kg of contact gas. By the end of the test, after 1,200 hours from the start of the run, the turbocharger ceases to take the load — the motor current decreases 190 A at the beginning of the test to 130 A by the end of the test. This dramatically increases the pressure on the compression steps of the turbocharger and, accordingly, under the catalyst bed in the dehydrogenation reactor. When the compressor is opened, the polymer drives the impellers and guide vanes of the turbocharger, as well as the annular space of interstage heat exchangers. The yield of butadiene on the missing n-butenes was 49.9% by weight. The output of butadiene on decomposed n-butenes - 81.5 May. %
Пример 7. Условия осуществления процесса такие же как в примере 6. Example 7. The process conditions are the same as in example 6.
Отличием от примера 6 является использование теплообменника с штуцерами для подачи в межтрубное пространство водяного конденсата процесса, расположенными на трубопроводе, подводящем контактный газ к теплообменнику, и в верхней части кожуха на уровне расположения патрубка ввода контактного газа в теплообменник (см. фиг.5). При этом в контактный газ впрыскивают водяной конденсат процесса в количестве 0,1 кг на 1 кг контактного газа при температуре 40°С и давлении 6 атм. К концу испытания через 2000 часов отклонений режимов работы турбокомпрессора не наблюдают. При вскрытии компрессора и межступенчатых теплообменников отложений полимера не зафиксировано. Достигаемые показатели дегидрирования: выход бутадиена на пропущенные н-бутены - 51,3 мас.% и на разложенные - 83,5 мае. %. The difference from example 6 is the use of a heat exchanger with fittings for supplying the process condensate water to the annulus on the pipeline supplying the contact gas to the heat exchanger, and in the upper part of the casing at the level of the location of the nozzle entering the contact gas into the heat exchanger (see Fig. 5). In this case, water condensate of the process is injected into the contact gas in an amount of 0.1 kg per 1 kg of contact gas at a temperature of 40 ° C and a pressure of 6 atm. By the end of the test after 2000 hours, deviations of the operating modes of the turbocharger are not observed. When opening the compressor and interstage heat exchangers, no polymer deposits were recorded. Achieved dehydrogenation: butadiene yield on the missing n-butenes - 51.3 wt.% And on decomposed - 83.5 May. %
Пример 8. Условия осуществления процесса такие же как в примере 6. Example 8. The process conditions are the same as in example 6.
Отличием от примера 6 является использование теплообменника с пучком теплообменных труб, разделенном на сектора 22, которые ограничены верхними 23 и нижними 24 трубными решетками и каналами 25 между секторами 22, ширина которых составляет 1,0 диаметра теплообменных труб. Принципиальная схема пучка теплообменных труб представлена на фиг.6. Подача водяного конденсата процесса в теплообменник не производилась. К концу испытания через 1500 часов от начала пробега наблюдают незначительное увеличение давления перед компрессором и под слоем катализатора в реакторе дегидрирования. При этом потребляемый электродвигателем компрессора ток несколько снижается, что свидетельствует о некотором уменьшении нагрузки на компрессор (т.е. компрессор стал принимать несколько меньшее количество газа). При вскрытии компрессора и межступенчатых теплообменников в конце пробега наблюдают незначительные отложения полимера на лопастях рабочих колес I и II ступеней и проточной части компрессора. Поверхности межступенчатых теплообменников чистые. Достигаемые показатели дегидрирования: выход бутадиена на пропущенные н-бутены - 51,1 мас.% и на разложенные - 82,3 мас.%. The difference from example 6 is the use of a heat exchanger with a bundle of heat exchange tubes divided into sectors 22, which are limited to the upper 23 and lower 24 tube sheets and channels 25 between sectors 22 whose width is 1.0 of the diameter of the heat exchange tubes. The schematic diagram of the bundle of heat exchange tubes is presented in Fig.6. The process water condensate was not supplied to the heat exchanger. By the end of the test, after 1500 hours from the start of the run, a slight increase in pressure is observed before the compressor and under the catalyst bed in the dehydrogenation reactor. At the same time, the current consumed by the electric motor of the compressor decreases somewhat, which indicates a slight decrease in the load on the compressor (that is, the compressor began to receive a slightly smaller amount of gas). At the opening of the compressor and interstage heat exchangers at the end of the run, insignificant polymer deposits are observed on the blades of impellers of the first and second stages and the flow part of the compressor. Interstage heat exchanger surfaces are clean. Achieved dehydration: butadiene yield on the missing n-butenes - 51.1 wt.% And decomposed - 82.3 wt.%.
Таким образом, техническим результатом заявленного изобретения является увеличение производительности установок дегидрирования углеводородов С3-С5 и уменьшение затрат в производстве. Промышленная применимость Thus, the technical result of the claimed invention is to increase the productivity of C3-C5 hydrocarbon dehydrogenation plants and reduce production costs. Industrial Applicability
Кожухотрубный теплообменник для нагрева паров сырья в процессах дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 может быть использован для получения основных мономеров синтетического каучука, а также при производстве полипропилена, метилтретичнобугилового эфира и др. A shell-and-tube heat exchanger for heating raw material vapors in the dehydrogenation processes of C3-C5 paraffinic hydrocarbons can be used to obtain the basic monomers of synthetic rubber, as well as in the production of polypropylene, methyl tertiary-ugly ether, etc.
Таблица 1. Table 1.
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Таблица 2. Table 2.
Figure imgf000021_0001
Продолжение таблицы 2.
Figure imgf000021_0001
Continuation of table 2.
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Кожухотрубный противоточный теплообменник для нагрева паров сырья в процессах дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 теплом контактного газа, выходящего из реактора дегидрирования, содержащий вертикальный цилиндрический кожух (1), пучок теплообменных труб (2) с верхней (4) и нижней (3) трубными решетками, патрубок (5) и раздающую камеру (6) для ввода контактного газа в верхнюю часть трубного пространства (2) теплообменника (11), собирающую камеру (7) и патрубок (8) для вывода охлажденного контактного газа из нижней части трубного пространства, а также патрубки (9) для ввода паров сырья в межтрубное пространство теплообменника (11), разделенное на секции поперечными горизонтальными перегородками сегментного типа (13), и вывода (10) из него нагретых паров сырья, отличающийся тем, что теплообменник (11) содержит штуцера (12) для подачи в теплообменник (11) части подаваемого сырья в жидком виде в межтрубное пространство пучка теплообменных труб (2) и/или в межтрубное пространство пучка теплообменных труб (2), разделенных на сектора (17), которые ограничены верхними (4) и нижними (3) трубными решетками и вертикальными каналами (18) между секторами (17). 1. Shell-and-tube countercurrent heat exchanger for heating raw material vapors in dehydrogenating C 3 -C 5 paraffin hydrocarbons with the heat of contact gas leaving the dehydrogenation reactor, containing a vertical cylindrical casing (1), a bundle of heat exchange tubes (2) with upper (4) and lower ( 3) tube sheets, pipe (5) and a dispensing chamber (6) for introducing contact gas into the upper part of the tube space (2) of the heat exchanger (11), collecting chamber (7) and pipe (8) for discharging the cooled contact gas from the bottom pipe space branch pipes (9) for inputting the raw material vapors into the annular space of the heat exchanger (11), divided into sections by transverse horizontal partitions of the segment type (13), and the output (10) of the heated raw material vapor from it, ) contains nozzles (12) for supplying to the heat exchanger (11) part of the feed raw material in liquid form in the annular space of the bundle of heat exchanging tubes (2) and / or in the annular space of the bundle of heat exchanging tubes (2), divided into sectors (17), which are limited upper (4) and lower (3) pipe re etkami and vertical channels (18) between the sectors (17).
2. Кожухотрубный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что ширина каналов (18) между секторами (17) составляет 0,25-2,0 диаметра теплообменных труб.  2. Shell-and-tube heat exchanger according to claim 1, characterized in that the width of the channels (18) between the sectors (17) is 0.25-2.0 diameters of heat exchange tubes.
3. Кожухотрубный теплообменник по любому пп.1-2, отличающийся тем, что штуцера (12) для подачи в межтрубное пространство части сырья в жидком виде расположены в верхней части кожуха (1) на расстоянии от верхней трубной решетки (4) теплообменника (11), составляющем 15-50% от высоты кожуха (1).  3. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 2, characterized in that fittings (12) for feeding part of raw materials into the shell space are located in the upper part of the shell (1) at a distance from the upper tube sheet (4) of the heat exchanger (11 ), amounting to 15-50% of the height of the casing (1).
4. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что пучок теплообменных труб (2) в каждой секции имеет 1-3 дополнительные поперечные горизонтальные перегородки (14), дистанцирующие расположение теплообменных труб, при этом 1-4 дистанцирующие поперечные перегородки (14), расположенные в верхней части пучка теплообменных труб (2) под верхней трубной решеткой (4), имеют закрылки (15), примыкающие к кромке дополнительных дистанцирующих поперечных перегородок (14) на выходе паров сырья из пучка теплообменных труб (2) и отогнутые вниз под углом 20-40° по ходу паров сырья. 4. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bundle of heat exchange tubes (2) in each section has 1-3 additional transverse horizontal partitions (14), which distribute the arrangement of heat exchange tubes, while 1-4 are spaced transverse the partitions (14), located in the upper part of the bundle of heat exchange tubes (2) under the upper tube sheet (4), have flaps (15) adjacent to the edge of the additional distance transverse partitions (14) at the exit of the raw material vapor from the bundle of heat exchange tubes (2) and bent down at an angle of 20-40 ° along the raw material vapor.
5. ожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что штуцера (12) для подачи в межтрубное пространство части сырья в жидком виде расположены напротив каналов (18) между секторами (17) по ходу паров сырья.  5. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, characterized in that fittings (12) for feeding part of the raw material into the shell space are opposite the channels (18) between the sectors (17) along the raw material vapor.
6. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что каналы (18) между секторами (17) имеют свободный вход паров сырья и закрытый стенкой кожуха (1) выход.  6. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the channels (18) between the sectors (17) have free entry of raw material vapors and the outlet closed by the wall of the casing (1).
7. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что пучок теплообменных труб (2) имеет в горизонтальном сечении форму круга, прямоугольника, трапеции.  7. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the bundle of heat exchange tubes (2) has in the horizontal section a circle, rectangle, or trapezoid shape.
8. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что сектора (17) в пучке теплообменных труб (2) имеют в горизонтальном сечении форму треугольника, квадрата, прямоугольника, трапеции.  8. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the sectors (17) in the bundle of heat exchange tubes (2) have in the horizontal section the shape of a triangle, square, rectangle, and trapezium.
9. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что пучок теплообменных труб (2) имеет коридорное (разметка по квадрату) расположение труб.  9. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the bundle of heat exchange tubes (2) has a corridor (square marking) arrangement of the tubes.
10. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что имеет съемные трубные решетки.  10. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it has removable tube sheets.
11. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что штуцера (12) для подачи жидкого сырья оборудованы форсунками для впрыска и мелкодисперсного распыления сырья.  11. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 1 to 10, characterized in that fittings (12) for supplying liquid raw materials are equipped with nozzles for injection and fine dispersion of raw materials.
12. Кожухотрубный теплообменник для охлаждения контактного газа дегидрирования углеводородов С4 между ступенями турбокомпрессоров узла конденсации контактного газа под давлением при противотоке с охлаждающей промышленной водой, содержащий вертикальный цилиндрический кожух, пучок теплообменных труб с верхней (23) и нижней (24) трубными решетками, патрубок (27) и раздающую камеру для ввода охлаждающей воды в нижнюю часть трубного пространства теплообменника, собирающую камеру и патрубок (28) для вывода нагретой воды из верхней части трубного пространства, а также патрубки (21) для ввода контактного газа в межтрубное пространство теплообменника, разделенное на секции поперечными горизонтальными перегородками сегментного типа, и вывода (26) из него охлажденного контактного газа, отличающийся тем, что теплообменник содержит штуцера (19) для подачи водяного конденсата процесса дегидрирования, расположенные на трубопроводе (20), подводящем контактный газ к теплообменнику и/или в верхней части кожуха теплообменника, в межтрубное пространство пучка теплообменных труб и/или в межтрубное пространство пучка теплообменных труб, разделенных на сектора (22), которые ограничены верхними (23) и нижними (24) трубными решетками и вертикальными каналами (25) между секторами (22). 12. Shell-and-tube heat exchanger for cooling the contact gas of the dehydrogenation of C 4 hydrocarbons between the stages of the turbocompressors of the condensation unit of contact gas under pressure with countercurrent with cooling industrial water, containing a vertical cylindrical casing, a bundle of heat exchange tubes with upper (23) and lower (24) tube sheets, spout (27) and a dispensing chamber for introducing cooling water into the lower part of the tube space of the heat exchanger, collecting chamber and nozzle (28) for transporting heated water from the upper part of the pipe spaces, as well as nozzles (21) for entering the contact gas into the annular space of the heat exchanger, divided into sections by transverse horizontal partitions of the segment type, and output (26) from it a cooled contact gas, characterized in that the heat exchanger contains nozzles (19) for supplying water condensate of the dehydrogenation process, located on the pipe (20) supplying the contact gas to the heat exchanger and / or in the upper part of the heat exchanger casing a bundle of heat exchange tubes and / or into the annular space of a bundle of heat exchange tubes divided into sectors (22), which are bounded by upper (23) and lower (24) tube sheets and vertical channels (25) between sectors (22).
13. Кожухотрубный теплообменник по п.12, отличающийся тем, что теплообменник содержит штуцера (19) на уровне расположения патрубка (21) ввода контактного газа в теплообменник.  13. Shell-and-tube heat exchanger according to claim 12, characterized in that the heat exchanger contains nozzles (19) at the level of the location of the nozzle (21) for introducing contact gas into the heat exchanger.
14. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-13, отличающийся тем, что ширина каналов (25) между секторами (22) составляет 0,25-2,0 диаметра теплообменных труб.  14. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 12-13, characterized in that the width of the channels (25) between the sectors (22) is 0.25-2.0 of the diameter of the heat exchange tubes.
15. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что штуцера (19) расположены напротив каналов (25) между секторами (22) по ходу контактного газа.  15. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 12-14, characterized in that fittings (19) are located opposite channels (25) between sectors (22) along the contact gas.
16. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что каналы (25) между секторами (22) имеют свободный вход контактного газа и закрытый стенкой кожуха выход.  16. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 12-15, characterized in that the channels (25) between sectors (22) have free entry of contact gas and an outlet closed by the wall of the casing.
17. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12- 16, отличающийся тем, что пучок теплообменных труб имеет в горизонтальном сечении форму круга, квадрата, прямоугольника, трапеции.  17. Shell and tube heat exchanger according to any one of paragraphs.12-16, characterized in that the bundle of heat exchange tubes has the shape of a circle, square, rectangle, trapezoid in horizontal section.
18. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-17, отличающийся тем, что сектора (22) в пучке теплообменных труб имеют в горизонтальном сечении форму треугольника, квадрата, прямоугольника, трапеции.  18. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 12-17, characterized in that the sectors (22) in the bundle of heat exchange tubes have the shape of a triangle, square, rectangle, or trapezium in horizontal section.
19. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-18, отличающийся тем, что пучок теплообменных труб имеет коридорное (разметка по квадрату) расположение труб.  19. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 12-18, characterized in that the bundle of heat exchange tubes has a corridor (square layout) arrangement of the tubes.
20. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-19, отличающийся тем, что имеет съемные трубные решетки. 20. Shell-and-tube heat exchanger according to any one of claims 12-19, characterized in that it has removable tube sheets.
21. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-20, отличающийся тем, что штуцера (19) оборудованы форсунками для впрыска и мелкодисперсного распыления водяного конденсата процесса дегидрирования. 21. Shell and tube heat exchanger according to any one of paragraphs.12-20, characterized in that the fittings (19) are equipped with nozzles for injection and fine spraying of water condensate of the dehydrogenation process.
22. Кожухотрубный теплообменник по любому из пп.12-21, отличающийся тем, что пучок теплообменных труб в горизонтальном сечении имеет круглую форму, а количество секторов (22) в пучке теплообменных труб выбрано по следующей зависимости: 22. Shell and tube heat exchanger according to any one of paragraphs.12-21, characterized in that the bundle of heat exchange tubes in a horizontal section has a round shape, and the number of sectors (22) in the bundle of heat exchange tubes is selected according to the following relationship:
т = -П 9Ь t = -P 9b
1 Л"сект 1 L "sects
где Νοβκτ- количество секторов в пучке;  where Νοβκτ is the number of sectors in the bundle;
К - коэффициент округления, изменяющийся от 1,0 до 1,5;  K - coefficient of rounding, varying from 1.0 to 1.5;
h - шаг пучка;  h is the beam pitch;
П - периметр внешнего ряда трубок в пучке.  P - the perimeter of the outer row of tubes in the beam.
PCT/RU2018/000562 2017-08-30 2018-08-27 Shell-and-tube heat exchangers in processes for the dehydrogenation of с3-с5 hydrocarbons (variants) WO2019045599A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880038577.8A CN110770520A (en) 2017-08-30 2018-08-27 For C3-C5Shell-and-tube heat exchanger in a process for dehydrogenation of hydrocarbons (variants)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130788A RU2642440C1 (en) 2017-08-30 2017-08-30 Shell-and-tube heat exchangers in processes of hydrocarbon degradation c3-c5 (versions)
RU2017130788 2017-08-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019045599A1 true WO2019045599A1 (en) 2019-03-07

Family

ID=61023768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000562 WO2019045599A1 (en) 2017-08-30 2018-08-27 Shell-and-tube heat exchangers in processes for the dehydrogenation of с3-с5 hydrocarbons (variants)

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110770520A (en)
RU (1) RU2642440C1 (en)
WO (1) WO2019045599A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114459263B (en) * 2020-10-21 2023-08-29 中国石油化工股份有限公司 Heat exchanger, butene oxidative dehydrogenation device and method for preparing butadiene by butene oxidative dehydrogenation
RU2767682C1 (en) * 2020-11-30 2022-03-18 Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Кемеровский экспериментальный завод средств безопасности" Gas heat-and-power complex, heat exchanger of gas heat-and-power complex and method of hot air supply for plenum ventilation of rooms, implemented with their help

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1132139A1 (en) * 1982-09-20 1984-12-30 Предприятие П/Я А-1345 Shell-and-tube heat exchanger
US20010006104A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Heat-exchanging method for easily polymerizable compound
RU147654U1 (en) * 2014-07-18 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" SHELL-TUBULATED HEAT EXCHANGER

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6438591A (en) * 1987-08-04 1989-02-08 Toshiba Corp Heat exchanger
CN1117575A (en) * 1995-04-17 1996-02-28 哈尔滨工程大学 Glass tube low temp. heat exchanger
JP3961254B2 (en) * 2001-09-28 2007-08-22 株式会社日本触媒 Multi-tube heat exchanger and method for producing (meth) acrylic acid using the heat exchanger
DE10258153A1 (en) * 2002-12-12 2004-06-24 Basf Ag Preparation of chlorine by gas-phase oxidation of hydrogen chloride by a gas stream having molecular oxygen in presence of a fixed-bed catalyst is carried out in reactor having bundle of parallel catalyst tubes and deflector plate
EP2425194B1 (en) * 2009-04-29 2013-07-03 Styrolution GmbH Tube bundle heat exchanger and process to remove particles from a polymeric solution
CN203310286U (en) * 2013-05-10 2013-11-27 湖南精艺节能环保科技有限公司 Waste heat recovery device applicable to small heating equipment
RU135099U1 (en) * 2013-05-20 2013-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" SHELL-TUBULATED HEAT EXCHANGER

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1132139A1 (en) * 1982-09-20 1984-12-30 Предприятие П/Я А-1345 Shell-and-tube heat exchanger
US20010006104A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Heat-exchanging method for easily polymerizable compound
RU147654U1 (en) * 2014-07-18 2014-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" SHELL-TUBULATED HEAT EXCHANGER

Also Published As

Publication number Publication date
CN110770520A (en) 2020-02-07
RU2642440C1 (en) 2018-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105400527A (en) Pyrolysis reactor
JP4777423B2 (en) Treatment of hydrocarbon pyrolysis emissions
US8647415B1 (en) Coke catcher
EA017912B1 (en) Vertical combined “feed/effluent” heat exchanger with variable baffle angle
RU2405622C2 (en) Blade reactor for pyrolysis of hydrocarbons
US10744480B2 (en) Rotary device for conducting chemical reactions
WO2019045599A1 (en) Shell-and-tube heat exchangers in processes for the dehydrogenation of с3-с5 hydrocarbons (variants)
UA45503C2 (en) METHOD OF PRODUCING LOWER OLEFINS, REACTOR FOR PYROLYSIS OF HYDROCARBONS AND APPARATUS FOR HARDENING PYROLYSIS GASES
RU2643366C1 (en) Technological scheme of dehydration device of paraffin hydrocarbons c3-c5 (versions)
US20150361010A1 (en) Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene
RU2186826C2 (en) Method for selective extraction treatment of residual oil (versions)
WO2024066519A1 (en) Heat exchange assembly for hydrogenation device, and heat exchange process
TW200936237A (en) Improved reactor and process for endothermic gas phase reactions
CN102428161A (en) Process and apparatus for feed preheating with flue gas cooler
CN205258368U (en) Pyrolysis reactor
RU2493898C1 (en) Method of field processing of gas condensate deposit products using unstable gas condensate as coolant and plant to this end
CN102992265B (en) There is the product hydrogen heat exchanger reactor that integrated form steam produces tube bank
RU65045U1 (en) INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF SYNTHETIC GASOLINE FROM ALIPHATIC ALCOHOL, IN PARTICULAR METHANOL
US20220340822A1 (en) Hydrocarbon Pyrolysis with Less Exhaust Emission
EA036465B1 (en) Steam reformer for producing synthesis gas
WO2019168437A1 (en) Method for producing olefinic hydrocarbons
CN109416222B (en) Cyclone condensing and cooling system
CN111943800A (en) Method for producing propylene and ethylene by thermal cracking of light hydrocarbon
RU2814247C1 (en) Block of furnaces of hydrocarbon raw material pyrolysis unit
WO2019182475A1 (en) Method for producing olefinic hydrocarbons

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18849756

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18849756

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1